簡議污水處理廠的污水處理及其電氣設計

王艷明

摘 要：由于污水處理廠的電能消耗巨大，因此污水處理廠的電氣設計對于電氣節能具有重要影響，應從電氣設備、控制、電纜以及照明等方面進行合理設計，從而有效地減少污水廠的電能損耗，降低污水廠的運行成本。本文對污水處理廠的污水處理工藝、處理步驟及其電氣設計進行了論述分析。

關鍵詞：污水處理廠；污水處理工藝；步驟；電氣設計

社會經濟的發展以及工業化程度的提高，使得水資源污染日趨嚴重，為了促進社會經濟的可持續發展，很多地區都建設了相應的污水處理廠，而污水處理廠中的電氣非常重要，因此為了保障污水處理廠的經濟運行，必須對其進行合理設計。以下就污水處理廠的污水處理及其電氣設計進行探討。

一、污水處理廠的污水處理工藝分析

污水處理廠的污水處理工藝主要包括：（1）設置污水回收裝置，其中涵蓋雨水收集管路，污水排放管路還有工業排泄污水管路等；（2）設置相應的粗型格柵設施以攔截固體污物并且配套建造污水升壓輸送泵站，從而實施大粒狀機械性雜質的清除工作；（3）設置相應的細型格柵結構及旋轉型沉降池，從而實現對微細型固體顆粒的清除過程；（4）設置微曝型氧化深溝，以及貧氧槽、惡氧槽、喜氧槽等主體治理設施，完成針對廢水的氧化過程；（5）讓經過處置之后的污水再經歷循環沉淀槽實施固體顆粒的沉淀過程，對系統出水槽進行凈化消毒，最終讓治理過的水體流向排水管路，最后放入城市水系。

二、污水處理廠的污水處理步驟

污水處理廠的污水處理步驟主要包括：一級處理的主要目的是去除水中呈懸浮狀的固體污染物。BOD表示水中需氧污染物的量，污水經過以及處理后，其BOD可被去除30%左右，這還沒有達到可排放標準。二級處理是指消除污水中膠狀及溶解狀的有機污染物，其效率超過90%，使有機污染物符合排放質保。三級處理是深入消除難降解的有機物、N與P，均可造成水體富營養化的可溶性無機物等。整個步驟是：由粗格柵流出的還未處理的污水。在經污水提升泵的首次處理后，經格柵或是砂濾器后流入沉砂池；被進行砂水分離之后，流入初次沉淀池；流入生物處理設備進行氧化；流入二次沉淀池；進入濾池，進行三級處理；最后，消毒、排放。

三、污水處理廠電氣設計的分析

結合某污水處理廠對其電氣設計進行分析

1、污水處理廠的電氣設備設計。污水處理廠設備選擇非常重要，應選擇安全可靠，經濟合理，技術先進，結構新穎的優質產品，達到當代國內先進水平，同時滿足經濟上的合理性，體現現代化污水處理廠的特點，以保證污水處理廠安全生產。（1）高壓開關柜。高壓開關柜采用金屬鎧裝中置式開關設備，斷路器選用無電暈真空斷路器，可靠性高，使用壽命長，斷路器操作方便并且免維修，手車自動對位裝置，使手車推進極為方便，具有高性能的機械聯鎖和電氣聯鎖，安全可靠。操作電源DC220V，具有性能優良、安全可靠、美觀大方、占地面積小等特點。開關柜柜體采用堅固可靠的拼裝式結構，主開關采用真空斷路器，額定開斷電流25～40KA，額定電壓12kV。（2）低壓開關柜。低壓開關柜采用結構新穎的組合式抽屜式開關柜，產品技術性能符合IEC439等標準，柜體采用全模數組合，組裝靈活，組柜簡單，功能分隔明確，具有廣泛地適應性，獨特的組合結構，產品可靠性高，抽屜互換性好，結構緊湊，占地少，維護檢修方便，便于操作維護。母線連接形式比一般抽屜柜的載流量大，短路強度高。

2、電氣設備控制方式。配電裝置進出線斷路器均采用就地控制，直流操作機構，操作電源由裝在配電室內的直流屏供給。高壓開關柜采用220V直流操作機構，采用鉛酸免維護電池直流系統構成的直流屏作為直流操作電源，提高了供電的可靠性、該操作電源運行維護方便。廠內各主要用電設備，采用三種控制方式，即就地手動控制與PLC自動控制、遠程控制。手動控制按鈕設于機旁就地，完成設備的單體動作，主要用于設備的檢修與調試，也可作為生產過程中臨時、應急操作手段。正常情況下，由PLC自控系統根據工藝流程要求實現自動控制。當選擇開關處于遠程位置時，借助遠程PLC對設備進行遠程集中控制。污水處理廠電氣設備比較多，啟動控制要求也不盡相同。廠內電動機的啟動根據運行工況不同分別采用直接啟動、軟啟動以及變頻調速工作方式。水下攪拌器等設備功率為15kW以下，可以直接啟動，現場操作，并對其電流、電壓進行監測，具有過負荷保護、短路保護、接地故障保護，其運行信號及故障信號需引至PLC控制器。污泥回流泵等設備功率為15kW以上，為了減小其啟動電流對配電母線電壓降的影響，減少電機端電壓降對其啟動轉矩的影響，采用軟啟動方式。其電氣控制狀態由中間繼電器的一對常開觸點引至PLC控制器。泵體隨機設有漏水監控裝置NS，當泵體進水時，輸出故障信號，常閉觸點打開，電機停機。漏水監控裝置運行信號及故障信號需引至PLC控制器。鼓風機等設備根據工藝要求需要采用變頻器來啟動及控制轉速。其主回路及控制原污泥回流泵現場控制箱帶轉換開關。在操作現場可以選擇手動控制及自動控制，同時根據運行工況，從PLC控制器輸出轉速設定模擬量4～20mA電流信號至變頻器，從而控制泵的轉速，以達到工藝要求的輸出量，亦達到節能的效果。其控制狀態信號、運行信號及故障信號需引至PLC控制器。

3、電纜敷設設計。電纜敷設同樣也是污水處理廠電氣系統設計的關鍵。一般通過電纜橋架和電纜溝進行敷設，局部采用直埋的方式。按照電纜使用環境確定敷設方法：一般使用環境下的構筑物的電線、電纜采用電纜溝、電纜托盤敷設，或穿管明敷、暗敷。污水廠具有一定的腐蝕性，為了提高防腐能力，電纜保護管采用防腐型可撓金屬管進行布線。電纜采用YJV-1KV電力電纜，此種類型的電纜具有較高的載流量。室外電纜可選用鎧裝電力電纜，采用直埋方式敷設，或采用非鎧裝電纜在電纜溝中敷設。直埋敷設電纜過路或與工藝管道交叉時穿鋼管保護。大型變頻器的電力電纜采用屏蔽電纜。室內照明導線選用 BV-500V 型導線，穿保護管暗敷設。室外照明采用YJV-1KV電纜穿尼龍管敷設，穿過道路穿鋼管保護。為防止電氣火災蔓延，在必要部位設耐火隔墻和防火門；電纜穿線孔洞用耐火材料封堵等措施。盡可能減少導線長度，在設計中線路應盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應盡可能地靠近負荷中心，以減少供電半徑；增大導線截面積，對于較長的線路，在滿足載流量、熱穩定、保護配合及電壓降要求的前提下，選定截面合理的電纜。節約能耗減少年運行費用，從而達到節能、經濟的目的。

4、照明系統設計。照明配電系統采用380/220V放射式的方式。設備間照度不低于150lx，配電室照度不低于200lx。配電室、值班室均選用熒光燈，衛生間選用防水防塵節能燈，廠房內采用金屬鹵化物燈具， 在配電室、值班室、廠房內設置安全應急照明及疏散照明，燈具采用單燈自帶蓄電池方式。蓄電池供電時間不小于30分鐘。照明燈具采用符合國家能效標準的電子鎮流器，照明采用高效節能型光源及燈具。有效地減少污水廠的電能損耗。

結束語

污水處理廠中電氣設備所消耗掉的電力能源非常大，因此完善構建電力傳送體系，強化電機動力管控，科學地實施電纜排布等對于大幅度減低污水處理的電力能源消耗，增強污水處理經濟收益等方面具有重要意義。

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